片上多核處理器體系結(jié)構(gòu)下的串行程序加速方法.pdf

1、多核處理器經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展,目前已經(jīng)成為處理器市場的主流。但是,由于結(jié)構(gòu)性差異,傳統(tǒng)的串行程序并不能在多處理器體系結(jié)構(gòu)下獲得性能提升。本文主要探討如何在片上多核處理器體系結(jié)構(gòu)下加速串行程序執(zhí)行。為解決這一問題,本文主要從兩個(gè)獨(dú)立的方向進(jìn)行嘗試。
　　 片上多核處理器豐富的硬件資源為加速串行程序執(zhí)行性能提供了一種新的可能。更大的指令窗口和最后一級(jí)緩存能夠提升大多數(shù)串行程序的執(zhí)行性能。本文中,我們提出了一種簡單的虛擬窗口機(jī)制加速串

2、行程序執(zhí)行。方法的基本思想是將指令窗口中的長延遲指令發(fā)送到其它核,同時(shí)將最后一級(jí)緩存的換出塊發(fā)送到其它核的空閑緩存空間中,進(jìn)而形成一個(gè)較大的指令窗口和最后_級(jí)緩存。所有的傳輸操作對(duì)程序員是透明的。一個(gè)核可以靜默的分享同一芯片上其它核的空閑硬件資源。方法的硬件開銷很小且容易實(shí)現(xiàn)。初步實(shí)驗(yàn)證明該方法是提升片上多核微處理器平臺(tái)下串行程序性能的有效選擇。
　　 同時(shí),本文提出了基于子組的適應(yīng)性緩存替換策略用以提升緩存性能。該方法將最后一

3、級(jí)緩存組分成多個(gè)子組,一定時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)子組為活躍組其它子組為非活躍組。當(dāng)緩存失效發(fā)生時(shí)換出塊僅從活躍子組中選取。同時(shí),每個(gè)緩存組都將設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)緩存失效數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)大于給定閾值,活躍子組將切換到相鄰子組。為了適應(yīng)程序行為的變化,方法采取了組競爭策略,動(dòng)態(tài)從閾值池中選擇造成緩存失效最小的閾值。實(shí)驗(yàn)證明,單核情況下,該方法相比傳統(tǒng)LRU策略獲得5.5％幾何平均性能提升,部分測試程序提升50％以上。多核實(shí)驗(yàn)中獲得平均6％的吞吐量提升和平